正极活性物质、正极、电池及含锂化合物的制造方法

    技术2025-03-25  57


    本公开涉及正极活性物质、正极及电池。


    背景技术:

    1、已知有通过碱金属离子在正极及负极之间移动来进行充电及放电的二次电池(专利文献1及非专利文献1)。那样的二次电池中,锂离子二次电池是代表性的,作为手机、笔记本电脑等小型电源已经被实用化,进而能够作为电动汽车、混合动力汽车等汽车用电源、分散型电力储藏用电源等大型电源来使用,因此其需求正在增大。然而,在锂离子二次电池中,对于构成其的材料的制造,大量使用含有锂等稀有金属元素的原料,用于应对大型电源的需求增大的原料的供给令人担忧。

    2、此外,近年来,钠离子二次电池也备受关注。与锂同样属于碱金属的钠与锂相比在资源上也丰富地存在,比锂便宜一个数量级。此外,钠由于标准电位也比较高,因此认为钠离子二次电池可成为高容量的二次电池。

    3、现有技术文献

    4、专利文献

    5、专利文献1:国际公开第2010/084808号

    6、非专利文献

    7、非专利文献1:journal of materials chemistry a,2015,issue 15,pp.7689-7694.


    技术实现思路

    1、发明所要解决的课题

    2、其中,作为上述的二次电池的电极活性物质材料,已知有tis2、fes2、fese2等硫化物或硒化物的电极活性物质材料。硫化物或硒化物的电极活性物质材料虽然具有柔软而容易获取与固体电解质等的界面、阴离子种的氧化还原比氧化物系的材料容易产生、可期待高容量的材料等优点,但几乎没有原本包含碱金属的材料的例子。在使用像tis2、fes2、fese2等那样不含碱金属的化合物作为正极的情况下,如果与作为负极的包含金属锂等碱金属的高活性的负极材组合则无法作为电池发挥功能,因此有产生枝晶的危险性。

    3、本公开是鉴于上述的情况而进行的,目的是提供能够与不具有碱金属的负极组合的正极活性物质、以及包含那样的正极活性物质的正极及电池。此外,本公开的目的是提供能够与不具有碱金属的负极组合的含锂化合物的制造方法。

    4、用于解决课题的手段

    5、本公开的正极活性物质包含含碱金属化合物,所述含碱金属化合物由以下的组成式(1)表示,并且在晶体结构内具有mx4四面体共棱而连成的链状结构。

    6、aambx4(1)

    7、(式(1)中,a为碱金属元素,m为过渡金属元素,x为s及se中的至少一者,0<a<5,1<b≤2.5。)

    8、上述x可以包含s。

    9、上述a可以为na。

    10、上述含碱金属化合物可以为下述组成式(2)所表示的化合物(a)。

    11、lia1naa2mb1x4(2)

    12、(式(2)中,0≤a1≤4、0≤a2≤4、1.35≤b1≤2.5、0<a1+a2<5,m为过渡金属元素,x为s及se中的至少一者。)

    13、上述m可以包含选自由fe、ni、mn及co构成的组中的至少一种金属元素。

    14、本公开的正极可以包含上述正极活性物质。

    15、本公开的电池可以包含上述正极。

    16、本公开的含锂化合物的制造方法具备对电化学电池进行充电及放电而将该含钠化合物中包含的钠的至少一部分置换成锂的工序,

    17、所述电化学电池具备:

    18、正极:该正极包含含钠化合物,所述含钠化合物由以下的组成式(4)表示,并且在晶体结构内具有mx4四面体共棱而连成的链状结构,

    19、aa3mb2x4(4)

    20、(式(4)中,a为包含钠的碱金属元素,m为过渡金属元素,x为s及se中的至少一者,0<a3<5,1<b2≤2.5。);

    21、包含锂的负极;和

    22、电解质,该电解质配置于上述正极与上述负极之间,且包含锂离子。

    23、发明效果

    24、根据本公开,能够提供能够与不具有碱金属的负极组合的正极活性物质、以及包含那样的正极活性物质的正极及电池。此外,根据本公开,能够提供能够与不具有碱金属的负极组合的含锂化合物的制造方法。



    技术特征:

    1.一种正极活性物质,其包含含碱金属化合物,该含碱金属化合物由以下的组成式(1)表示,并且在晶体结构内具有mx4四面体共棱而连成的链状结构,

    2.根据权利要求1所述的正极活性物质,其中,x包含s。

    3.根据权利要求1或2所述的正极活性物质,其中,a为na。

    4.根据权利要求1或2所述的正极活性物质,其中,所述含碱金属化合物由下述组成式(2)表示,

    5.根据权利要求1~4中任一项所述的正极活性物质,其中,m包含选自由fe、ni、mn及co构成的组中的至少一种金属元素。

    6.一种正极,其包含权利要求1~5中任一项所述的正极活性物质。

    7.一种电池,其包含权利要求6所述的正极。

    8.一种含锂化合物的制造方法,其具备对电化学电池进行充电及放电而将含钠化合物中包含的钠的至少一部分置换成锂的工序,


    技术总结
    一种正极活性物质,其包含含碱金属化合物,该含碱金属化合物由以下的组成式(1)表示,并且在晶体结构内具有MX<subgt;4</subgt;四面体共棱而连成的链状结构。A<subgt;a</subgt;M<subgt;b</subgt;X<subgt;4</subgt;(1)(式(1)中,A为碱金属元素,M为过渡金属元素,X为S及Se中的至少一者,0<a<5,1<b≤2.5。)

    技术研发人员:山林奖,阴山洋,塞德里克·塔塞尔,久世智,朱童
    受保护的技术使用者:国立大学法人京都大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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